1736年1月19日，在英国造船业中心苏格兰格拉斯哥市附近的一个小镇格林诺克，詹姆斯·瓦特出生了。
瓦特的父亲是一个熟练的造船装配工人。瓦特从小体弱多病，不能按时入学，只能在家接受父母的启蒙教育。瓦特从小就善于观察事物，勤于思考，更喜欢自己动手。碰到一些问题，他常常冥思苦想，如醉如痴，往往被人误解，在学校时，有的同学叫他“神经质的呆子”。
瓦特很喜欢几何学，有一次家里来了一位客人，看见瓦特蹲在地上，用粉笔东划西划，不去上学，就以为瓦特是个“不肯上进的孩子”，父亲笑着让客人细看，原来小瓦特正在解一道几何难题。
后来，瓦特进了格林诺克的文法学校，数学成绩特别优秀。由于身体不好，没有毕业就退学，继续在家里自学，15岁时，他自学完成了《物理学原理》等书籍。
他经常到父亲的工厂去，动手操作机器，制作各种机械模型，修理航海仪器，进行化学和电学实验。经过几年努力，他获得丰富的木工、金属冶炼的加工等工艺技术，为后来的发明创造打下基础。一次，他和姨妈坐在炉子旁，恰巧炉上壶里的水开了，壶盖在蒸汽的推动下发出了声响，这一现象引起他极大的兴趣。他不起身灌开水，却死死地盯着被蒸汽掀起的壶盖。姨妈莫名其妙，还责怪他是个“懒孩子”。就是这一常见的现象激发了瓦特的想象和探索，使他逐渐悟出了这一现象的科学原理，促成了他的伟大的发明。
1753年，父亲经商破产，家里一贫如洗，他只能到格拉斯哥一家钟表店里去学手艺。
1755年，他去伦敦，给有名的机械师摩尔根当学徒。由于瓦特刻苦学习，不久就能制造难度较高的象限仪、罗盘和经纬仪等仪器。
刚满20岁的瓦特由于患严重的风湿病，劳累过度而病倒了，只好回家休养。身体稍有好转，他又去格拉斯哥，想以仪器修造者的身份开业，但因学手艺没有满师，当地行会不准他开业。
1757年，经朋友介绍，瓦特进格拉斯哥大学当了修理教学仪器的工人。这所学校仪器设备较完善，这使他在修理仪器的实践中掌握了先进技术，开阔了眼界。
在大学里，他认识了化学家约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊，并从他们那儿学到不少科学理论知识。他们3人对改进蒸汽机都颇有兴趣，经常聚在一起，热烈讨论。
1764年，格拉斯哥大学的一台纽可门蒸汽机的教学模型坏了，让瓦特来修理，瓦特不但很快地修好了这台模型，而且对这台最先进的蒸汽机作了深入研究。
他向布莱克等人请教，终于找到纽可门蒸汽机耗煤量大，效率低的原因。原来在纽可门蒸汽机中，蒸汽在汽缸中膨胀做功，又在缸中冷凝，汽缸一会儿加热、一会儿冷却，因此浪费很多的热量。
1765年5月，瓦特找到解决问题的途径：在汽缸外面，单独设置一个蒸汽冷凝器。他立即租了一间地下室，借资金来进行试制。
他和几个助手夜以继日地试验，经过无数次的试验，终于在1768年制造出一种能够运转的蒸汽机。
1769年1月5日，他申请专利获得批准。这台单动作蒸汽机，采用了各种新措施，如：用油来润滑活塞，在汽缸外设置绝热层等。
结果它的耗煤量大大降低，只是纽可门蒸汽机的1/4，动作又比纽可门蒸汽机迅速、灵活。
一些本来因为排水困难要关闭的煤矿，使用瓦特的“单动作蒸汽机”后，生产很快得到恢复。
1782年，他又得到“双动作蒸汽机”的专利。1784年，他在他的一份专利里提出“平行连杆机构”，有了它，蒸汽机具有更广泛的实用性。
4年后，瓦特发明离心调速器和节气阀；1790年，他又完成汽缸示功器的发明。至此，瓦特才算完成了对蒸汽机的整个发明过程。到19世纪30～40年代，蒸汽机已在全世界广泛应用，正式进入了“蒸汽时代”。
瓦特由此成了伯明翰太阴学会的成员。1785年被选为伦敦皇家学会会员，1806年被授予格拉斯哥大学法学博士头衔，1814年被接收为法国科学家学会的国外会员。
瓦特除了蒸汽机的发明外，还发明一种液体比重计，一种信件复印机，最先提议用螺旋桨来推进轮船，第一个采用“马力”作为功率的单位。
蒸汽机的发明对于19世纪欧洲的工业革命起了巨大的促进作用。后人为纪念这位伟大的发明家，把功率单位定名为“瓦特”。
